字符设备驱动程序之poll机制

Posted 2020-09-24 一代枭雄

当应用程序调用poll时，会相应的调用内核空间的sys_poll
sys_poll
　　do_sys_poll
　　　　poll_initwait(&table)
　　　　void poll_initwait(struct poll_wqueues *pwq)
　　　　　　init_poll_funcptr(&pwq->pt, __pollwait);//下面这个函数为该函数的具体实现
　　　　　　static inline void init_poll_funcptr(poll_table *pt, poll_queue_proc qproc)
　　　　　　{
　　　　　　　　pt->qproc = qproc;//此时就相当于：pt->qproc = __pollwait，所以指针
　　　　　　　　//qproc就指向了函数__pollwait
　　　　　　}
　　　　　　//接下来看一下__pollwait的具体实现：
　　　　　　static void __pollwait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address,poll_table *p)
　　　　　　{
　　　　　　　　struct poll_table_entry *entry = poll_get_entry(p);
　　　　　　　　if (!entry)
　　　　　　　　return;
　　　　　　　　get_file(filp);
　　　　　　　　entry->filp = filp;
　　　　　　　　entry->wait_address = wait_address;
　　　　　　　　init_waitqueue_entry(&entry->wait, current);
　　　　　　　　add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);
　　　　　　}
　　从上面的分析可知，poll_initwait(&table)函数只实现了将当前进程加入到wait_address队列中
　　do_poll(nfds, head, &table, timeout)，会进入一个死循环，在死循环里调用了do_pollfd(pfd, pt）
　　　　do_pollfd(pfd, pt）
　　　　　　mask = file->f_op->poll(file, pwait);//unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
　　　　　　在驱动程序中的file_operations结构体中，定义了.poll=fifth_drv_poll, 从而使得poll指针指向了函数fifth_drv_poll,
　　　　　　所以在执行poll函数时，实际上是调用了驱动程序中的fifth_drv_poll这个函数。在fifth_drv_poll这个函数中，会
　　　　　　调用poll_wait(file, &button_waitq, wait),看一下该函数的具体实现：
　　　　　　void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
　　　　　　{
　　　　　　　　if (p && wait_address)
　　　　　　　　p->qproc(filp, wait_address, p);//在上面已经分析过，p->qproc指向函数__pollwait。
　　　　　　　　因此这条语句相当于执行__pollwait(filp, wait_address, p)，从上面的分析可以看出，将当前进程加入到
　　　　　　　　wait_address等待队列中。
　　　　　　}
　　注意：在我们的驱动程序中会有一个返回值，假设为mask1.那么此时mask=mask1,而mask又将返回给do_pollfd(pfd, pt）这个函数。内核中有这样一段程序：
　　　　　　　　　　for(;;)
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　if (do_pollfd(pfd, pt)) {
　　　　　　　　　　　　　　　　count++;
　　　　　　　　　　　　　　　　pt = NULL;
　　　　　　　　　　　　}如果mask非零，count++，表示按键按下。

　　　　　　　　　　　　/*若count不为0或者超时或者有事件发生则会跳出死循环*/
　　　　　　　　　　　　if (count || !*timeout || signal_pending(current))
　　　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　　　　　/*若count为0且未超时且无事件发生则会休眠__timeout时间*/
　　　　　　　　　　　　schedule_timeout(__timeout);当休眠到timeout这段时间之后，还是没有任何事件发生，会再次进入循环中
　　　　　　　　　　　　，当到达if (count || !*timeout || signal_pending(current))时，会跳出循环。
}

应用程序：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fd;

void my_signal_fun(int signum)
{
　　unsigned char key_val;
　　read(fd, &key_val, 1);
　　printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}

int main(int argc, char **argv)
{
　　unsigned char key_val;
　　int ret;
　　int Oflags;

　　signal(SIGIO, my_signal_fun);

　　fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
　　if (fd < 0)
　　{
　　　　printf("can‘t open!\n");
　　}

　　fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

　　Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);

　　fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);

　　while (1)
　　{
　　　　sleep(1000);
　　}

　　return 0;
}

 驱动程序：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/poll.h>

static struct class *fifthdrv_class;
static struct class_device *fifthdrv_class_dev;

volatile unsigned long *gpfcon;
volatile unsigned long *gpfdat;

volatile unsigned long *gpgcon;
volatile unsigned long *gpgdat;

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，fifth_drv_read将它清0 */
static volatile int ev_press = 0;

static struct fasync_struct *button_async;

struct pin_desc{
　　unsigned int pin;
　　unsigned int key_val;
};

/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;

struct pin_desc pins_desc[4] = {
　　{S3C2410_GPF0, 0x01},
　　{S3C2410_GPF2, 0x02},
　　{S3C2410_GPG3, 0x03},
　　{S3C2410_GPG11, 0x04},
};

/*
* 确定按键值
*/
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
　　struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
　　unsigned int pinval;

　　pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

　　if (pinval)
　　{
　　　　/* 松开 */
　　　　key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
　　}
　　else
　　{
　　　　/* 按下 */
　　　　key_val = pindesc->key_val;
　　}

ev_press = 1; /* 表示中断发生了 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 唤醒休眠的进程 */

kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int fifth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
　　/* 配置GPF0,2为输入引脚 */
　　/* 配置GPG3,11为输入引脚 */
　　request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);
　　request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]);
　　request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]);
　　request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &pins_desc[3]);

　　return 0;
}

ssize_t fifth_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
　　if (size != 1)
　　return -EINVAL;

　　/* 如果没有按键动作, 休眠 */
　　wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

　　/* 如果有按键动作, 返回键值 */
　　copy_to_user(buf, &key_val, 1);
　　ev_press = 0;

　　return 1;
}

int fifth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
　　free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[0]);
　　free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]);
　　free_irq(IRQ_EINT11, &pins_desc[2]);
　　free_irq(IRQ_EINT19, &pins_desc[3]);
　　return 0;
}

static unsigned fifth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
　　unsigned int mask = 0;
　　poll_wait(file, &button_waitq, wait); // 不会立即休眠

　　if (ev_press)
　　mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

　　return mask;
}

static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
　　printk("driver: fifth_drv_fasync\n");
　　return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}

static struct file_operations sencod_drv_fops = {
　　.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
　　.open = fifth_drv_open,
　　.read = fifth_drv_read,
　　.release = fifth_drv_close,
　　.poll = fifth_drv_poll,
　　.fasync = fifth_drv_fasync,
};

int major;
static int fifth_drv_init(void)
{
　　major = register_chrdev(0, "fifth_drv", &sencod_drv_fops);

　　fifthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fifth_drv");

　　fifthdrv_class_dev = class_device_create(fifthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons"); /* /dev/buttons */

　　gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
　　gpfdat = gpfcon + 1;

　　gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16);
　　gpgdat = gpgcon + 1;

　　return 0;
}

static void fifth_drv_exit(void)
{
　　unregister_chrdev(major, "fifth_drv");
　　class_device_unregister(fifthdrv_class_dev);
　　class_destroy(fifthdrv_class);
　　iounmap(gpfcon);
　　iounmap(gpgcon);
　　return 0;
}

module_init(fifth_drv_init);

module_exit(fifth_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");